3º Colegial - 1ª Fase

Adote g = 10 m/s2

1ª Questão - Suponha que você e um par de bóias salva-vidas estejam descendo um rio. Ambos salva vidas estão a uma distância de 3 metros de você. Você está entre os dois salva-vidas e que chegar a um deles. Em qual deles você chega primeiro, ou seja, leva menos tempo ? No salva-vidas que vem à suas costas ou ao que vai à sua frente ? Justifique sua resposta.

 

2ª Questão - A medida e o controle de temperatura desempenham um papel importante em nossas vidas. Em indústrias, laboratórios científicos, medicina e até mesmo em nossas casas. A tabela abaixo fornece algumas temperaturas notáveis para alguns fenômenos físicos. Analisando a tabela, responda as questões a seguir.

Fusão do Tungstênio

Filamento de uma lâmpada

Mistura Frigorífica (NaCl + gelo)

Ebulição do hidrogênio

Vaporização rápida do He

Ebulição do He

3.400 ºC

2.500 ºC

- 21 ºC

20 K

0.71 K

4.2 K

  1. Qual a temperatura da mistura frigorífica em graus Fahrenheit ?
  2. Qual a menor temperatura fornecida pela tabela ? Justifique.
  3. A temperatura média da superfície de algumas estrelas pode chegar a 3.600 K. Há na tabela temperatura superior a esta ? Justifique.

 

3ª Questão - Sabemos que existe uma força gravitacional entre Terra e Lua e que seu valor é de aproximadamente 4.7 x 1022 N. Suponha que, de alguma maneira, uma parte da massa da Terra (igual a metade do valor da massa da Lua) fosse transferida de repente à Lua. Pergunta-se:

  1. A força gravitacional entre Terra e Lua aumentaria, diminuiria ou ficaria com o mesmo valor ?
  2. Existiria um valor máximo para a força gravitacional entre Terra e Lua ? Quando isto ocorreria ? Justifique.

 

4ª Questão - Você poderia dar uma explicação para o fato do som se propagar mais rápido em sólidos do que em líquidos e gases ?

 

Figura da questão 5

5ª Questão

A figura da questão mostra um sistema, inicialmente em repouso, de pratos, roldanas, fios, polia e dinamômetro todos ideais. As esferas nos pratos são idênticas e possuem massas iguais a 100 g.

  1. Qual a indicação do dinamômetro na situação mostrada na figura ?
  2. Se uma esfera for retirada do prato A, quantas esferas iguais a ela devem ser colocadas no prato B para que a leitura no dinamômetro não se altere ?

 

Figura da questão 6

6ª Questão

Um triângulo equilátero é colocado entre dois espelhos planos conforme a representação da figura da questão 6. Faça um esboço das imagens deste triângulo produzidas pelo conjunto de espelhos.

 

7ª Questão - Três cargas q, de igual magnitude são colocadas nos vértices de um triângulo equilátero de lado a. Encontre o campo elétrico no ponto P (localizado no ponto médio de um dos lados do triângulo), indicando a direção e o sentido do campo elétrico. Expresse sua resposta em termo de q, a e K (constante dielétrica).

 

8ª Questão - Ao eletrizarmos um condutor, as cargas elétricas deslocam-se para a superfície. Por que isto acontece ?

 

3º Colegial - 2ª Fase

Adote g = 10 m/s2

Figura da questão 1

Questão 1

Um bloco inicia a subida por uma rampa sem atrito com velocidade v1 = 15 m/s. O bloco sobe a rampa e cai no patamar, conforme mostra a trajetória da figura do problema. A rampa tem comprimento L = 12,5 m e ângulo de inclinação de q = 30º. A que distância l o bloco cai ? Primeiro forneça a resposta em termos de v1, L, q e g (aceleração gravitacional local). Depois apresente o resultado numérico.

 

Figura da questão 2

Questão 2 - Um filete de água sai de uma torneira, conforme a figura da questão. Ao aproximar uma haste metálica positivamente carregada do filete de água, percebe-se um desvio na trajetória da água que tende a se aproximar da haste. Qual a explicação para o fato e por que ?

Questão 3 - Foi realizado um experimento com duas esferas de chumbo idênticas, uma delas oca e a outra maciça. A esfera oca possui massa dez vezes menor que a outra esfera. Elas são soltas no mesmo instante de uma altura h. Observou-se que a esfera de chumbo maciça gasta um tempo um pouco menor que a outra bola para atingir o solo. Baseado nas considerações anteriores, em qual das esferas a força da resistência do ar é maior ? Justifique.

 

Figura da questão 4

Questão 4

A figura da questão ilustra três situações de reflexão da Lua. Em (a) temos uma superfície metálica polida. Em (b) tem-se a superfície da água de uma piscina. Em (c) observa-se a superfície do mar. Para cada situação, explique o por que da formação da imagem, fazendo um esboço dos raios de luz que saem da Lua e chegam ao observador.

 

Figura da questão 5

Questão 5

O Prêmio Nobel de Física de 1998 foi concedido a três pesquisadores devido aos estudos realizados na compreensão do Efeito Hall quântico fracionário. O Efeito Hall, descoberto por Edwin Hall em 1879, é basicamente a ação que um campo magnético produz numa corrente de elétrons que atravessa um material condutor. Considere o esquema representado na figura do problema. A figura representa uma seção do material condutor no qual atravessa uma corrente i. Sob a ação do campo magnético B, transversal à corrente, o que indicará o voltímetro colocado conforme indicado na figura ? Justifique sua resposta.

 

Figura da questão 6

Questão 6 - Observe a figura da questão. Considere um choque perfeitamente elástico entre duas bolas de bilhar iguais. Considerando que, após o choque, a bola preta entre na caçapa, esboce o diagrama de forças que atuam nas bolas no instante da colisão e a trajetória que as bolas adquirem após o choque. Justifique.

Questão 7 - Um relâmpago dissipa uma quantidade enorme de energia e é essencialmente instantâneo. Como esta energia é transformada nas ondas sonoras do trovão ?

Questão 8 - Motores a combustão tem seu rendimento nominal (capacidade de produzir trabalho mecânico a partir de quantidades pré-estabelecidas de combustível) diminuída quando estão "frios". O rendimento máximo é obtido numa temperatura normal de operação, quando é estabelecido o equilíbrio do ciclo de funcionamento. Por que isto ocorre ?